MODELING OF HYBRID PHOTOVOLTAIC THERMAL WATER PUMPING SYSTEM

Tayseer, Esraa; Rady, Mohamed; Darwish, R. R.; A.Ali, Ahmed.

doi:10.21608/auej.2022.216813

MODELING OF HYBRID PHOTOVOLTAIC THERMAL WATER PUMPING SYSTEM

Document Type : Original Article

Authors

¹ Department of Mechatronics Engineering, High Institute of Engineering, Giza, Egypt

² Department of Mechanical Engineering, King Abdulaziz University, KSA

³ Department of Mechanical Engineering, Helwan University, Cairo, Egypt

⁴ Department of Electrical Power and Machines engineering, Faculty of Engineering, Helwan University, Cairo, Egypt

10.21608/auej.2022.216813

Abstract

This paper presents the design and performance evaluation of the hybrid photovoltaic thermal water pumping system (PVTWPS). The photovoltaic panel generates the electricity needed to supply the water pump. A flat-plate sheet and tubes absorber is attached at the bottom of the PV panel. The water that flows through the absorber cools the PV panel. The proposed configuration aims to increase the efficiency of a low-power standalone PVTWPS and produce hot water. A detailed model has been built for each component using the Matlab platform. To operate the proposed system at maximum power point (MPP), a fuzzy logic controller (FLC) and a modified perturb and observe approach (P&O) were used. The electrical and thermal performance of a PVT water collector was determined under various levels of irradiance. At each irradiance level, various mass flow rates were introduced. Electrical, thermal, and overall efficiencies were assessed. The simulation results show that the proposed system is effective and efficient.

يقدم هذا البحث تصميم وتقييم أداء منظومة هجين کهروضوئية حرارية لضخ المياه. تعمل اللوحة الکهروضوئية على توليد الکهرباء الالزمة لتشغيل مضخة المياه.تم إرفاق لوح اإلمتصاص )المسطح واألنابيب( في الجزء السفلي من اللوحة الکهروضوئية. يعمل الماء الذي يتدفق عبر لوح اإلمتصاص على تبريد اللوحة الکهروضوئية. يهدف التکوين المقترح إلى زيادة کفاءة منظومة کهروضوئية حرارية المنخفضة القدرة ، والقائمة بذاتهاعلى ضخ المياه وإنتاج الماء الساخن. تم بناء نموذج مفصل لکل مکون من مکونات النظام بإستخدام منصة ماتالب. لتشغيل النظام المقترح عند النقطة التي تکون عندها القدرة أقصى ما يمکن تم إستخدام وحدة تحکم منطقية ضبابية و نهج اإلضطراب والمراقبة المعدل .تم تحديد األداء الکهربائي والحراري لمجمع المياه کهروضوئي الحراري تحت مستويات مختلفة من اإلشعاع. في کل مستوى إشعاع ، تم إدخال معدالت سريان مختلفة. تم تقييم الکفاءات الکهربائية والحرارية واإلجمالية. تظهر نتائج المحاکاة أن النظام المقترح فعال و کفء.

Main Subjects